5. Некоторые устройства для регистрации заряженных частиц и γ-квантов

• Газовые ионизационные детекторы – закрытый объём с газом и двумя электродами. Частица ионизирует газ, возникают электроны и U. Разность потенциалов → импульс тока

происходит постоянная ионизация

I – Ток растёт с ростом напряжения. Но не все частицы и электроны достигают электродов; могут рекомбинировать с другими частицами

II – С ростом напряжения ток не растёт (режим насыщения, все образовавшиеся частицы достигают электродов). I ионизации. Измерив силу тока, можно определить суммарную энергию частиц, попавших в камеру.

ИК работает либо в токовом режиме, либо в импульсном. При большой плотности в токовом → импульсы сливаются и регистрируется ток среднему энерговыделению. В импульсных → отдельные импульсы от каждой ионизирующей частицы.

III – при более высоком напряжении → пропорциональные счётчики. Газовое усиление (электроны, образованные вследствие ионизации, двигаясь к аноду, сами производят ионизацию → ионизационный эффект возрастает). Поэтому нужны менее чувствительные усилители, сами детекторы обладают более высокой чувствительностью. Схема регистрации более простая.

Сигнал, измеренный с такого счётчика энергии, отдаваемой частицами внутри счётчика. Такими приборами можно пользоваться для измерения дозы облучения.

IV – газовый разряд => ионизация влечёт за собой ионизацию => лавина электронов. Здесь работают счётчики Гейгера-Мюллера (газоразрядные счётчики)

Сцинтилляционный детектор: состоит из сцинтиллятора и ФЭУ. Сцинтиллятор – вещество, светящееся под действием заряженных частиц. ФЭУ преобразует световой сигнал в импульс тока. Амплитуда сигнала энергии, которую частица оставила в веществе-сцинтилляторе.

Полупроводниковый детектор: p-n переход, включенный в обратном направлении. При попадании частицы в чувствительную область p-n перехода возникает импульс. На образование одной электронно-дырочной пары тратится примерно 3 эВ, что меньше энергии ионизации газа => растёт число пар, уменьшается шум, возрастает чувствительность.

- детектор не пропускает ток

6. Пропорциональные водородсодержащие счётчики для регистрации быстрых и промежуточных нейтронов.

Внешне: сферические, цилиндрические, либо цилиндр с полусферическими концами. Традиционно – сфера. Заполнен H₂ или (этан, метан, пропан). Для повышения коэффициента ГУ (газового усиления), добавляют Ar или Kr.

Внешняя поверхность (катод) покрывается фольгой, внутри проволока (анод). Нить 2,5–3 кВ. Константан – сплав Cu, Ni, Mn

Нейтроны попадают внутрь счётчика, упруго рассеиваются на H → возникают протоны. Протоны вызывают ионизацию → ток. Но источники нейтронов излучают и γ, которые, взаимодействуя со стенками счётчика, рождают электроны. Эти электроны дают ионизацию и шумовые импульсы, от которых надо избавляться.

Таблица

Пробег протонов и электронов в воздухе (мг/см²)

E, МэВ	p	e
1	2,98	491
2	9,15	1084
5	44	2720
10	148	5188

Пусть счётчик: = 3 см, p = 3 атм. Тогда для протонов с энергией 2 МэВ: R_p << d, R_e >> d. Протон тормозится внатри детектора, а электрон выходит за его пределы